基于三维石墨烯构建高能量密度锂电池钒基正极材料体系及其电化学性能研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51572299
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E02.无机非金属材料
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Because of their high specific capacity, good cycling performance and charge retention capability, lithium-ion batteries (LIBs) have been widely used in portable electronic devices. To date, due to restriction of the material structure design, organization control and technological optimization, the performance of the commercial LIBs still cannot meet the requirement of high energy density and power capability for electric vehicles and renewable energy storage. In order to improving the comprehensive performance of LIBs, it is an important topic in this research field to seek the new cathode material system. Due to their high porosity, large internal surface area, and outstanding electrical and mechanical properties, three-dimensional graphene networks (3DG) have received extensive attention. Based on our technology innovation, we choose the high-capacity vanadium-based cathode materials and 3DG to create the high-energy-density, non-conductive-additive and non-binder three-dimensional cathode material system. Taking the advantages of 3DG, controllable preparation of nanostructure materials, pre-lithiation and cations doping, we hope to get a new generation of lithium battery cathode materials system with superior performance and promote the new development of lithium ion batteries.
锂离子电池因为其较高的容量、良好的循环性能及荷电保持能力被广泛地应用在便捷式的电子器件中。但由于受材料结构设计、组织控制、工艺优化等问题的制约,目前商业化锂离子电池还不能很好地满足电动车、可再生能源储能对高能量、大功率的诸多要求。为了提高电池的综合性能,寻求新的电极材料体系成为本领域研究的重要课题。三维石墨烯网络由于具有独特的多孔结构,有很大的比表面积、优异电子传导特性和优越的机械性能,而受到广泛关注。本课题通过采用自有创新技术为基础,选择高容量的钒基正极材料与微纳结构可控的三维石墨烯网络复合为研究突破口,实现基于三维石墨烯来构建高能量密度、无导电添加剂和粘结剂的三维锂电池正极材料体系。通过集合三维石墨烯、纳米结构的可控制备、嵌锂或阳离子掺杂等技术,来提高钒基材料体系的电化学性能,获得新一代性能优越的锂电池正极材料体系,推进新型锂离子电池研发进程。

结项摘要

当前锂离子电池在移动电子等小型设备中具有广泛的应用。然而,由于商业化正极材料的性能限制,特别是比容量过低,目前锂离子电池还不能很好地满足电动汽车和规模化储能系统的使用要求。因此,寻找和开发新的电极材料体系成为重要的研究课题。钒基金属氧化物材料具有资源丰富,价态多变,易于规模化合成等优势,在先进储能材料领域具有广阔的应用前景。同时,三维基底(石墨烯,碳布等)具有丰富的孔结构,高比表面积和优异的电子传导特性,受到广泛关注。本项目通过制备钒基金属氧化物与三维基底的复合材料,优化其复合结构,得到了具有较高容量的电极材料。考虑到该类材料在规模化储能领域的应用,我们也调研了其在钠离子电池和水系锌离子电池等新兴二次电池领域的应用价值,同样得到了理想的实验结果。证明了钒基金属氧化物和三维导电基底的复合材料在规模化储能领域具有较高的实际应用价值。

项目成果

期刊论文数量(44)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(11)
Investigation of sodium vanadate as a high-performance aqueous zinc-ion battery cathode
钒酸钠作为高性能水系锌离子电池正极的研究
  • DOI:
    10.1016/j.jechem.2019.03.024
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Journal of Energy Chemistry
  • 影响因子:
    13.1
  • 作者:
    She Binghong;Shan Lutong;Chen Huijie;Zhou Jiang;Gun Xun;Fang Guozhao;Cao Xinxin;Liang Shuquan
  • 通讯作者:
    Liang Shuquan
Transition metal ion-preintercalated V2O5 as high-performance aqueous zinc-ion battery cathode with broad temperature adaptability
过渡金属离子预插层 V2O5 作为具有宽温度适应性的高性能水系锌离子电池正极
  • DOI:
    10.1016/j.nanoen.2019.05.005
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
    Nano Energy
  • 影响因子:
    17.6
  • 作者:
    Yang Yongqiang;Tang Yan;Liang Shuquan;Wu Zhuoxi;Fang Guozhao;Cao Xinxin;Wang Chao;Lin Tianquan;Pan Anqiang;Zhou Jiang
  • 通讯作者:
    Zhou Jiang
Observation of Pseudocapacitive Effect and Fast Ion Diffusion in Bimetallic Sulfides as an Advanced Sodium-Ion Battery Anode
观察双金属硫化物作为先进钠离子电池阳极的赝电容效应和快速离子扩散
  • DOI:
    10.1002/aenm.201703155
  • 发表时间:
    2018-07-05
  • 期刊:
    ADVANCED ENERGY MATERIALS
  • 影响因子:
    27.8
  • 作者:
    Fang, Guozhao;Wu, Zhuoxi;Liang, Shuquan
  • 通讯作者:
    Liang, Shuquan
Simultaneous cationic and anionic redox reaction mechanism enabling high-rate long-life aqueous zinc-ion battery
同时进行的阳离子和阴离子氧化还原反应机制可实现高倍率、长寿命的水系锌离子电池
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Advanced Functional Materials
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Guozhao Fang;Shuquan Liang;Zixian Chen;Peixin Cui;Xusheng Zheng;Anqiang Pan;Xihong Lu;Bingan Lu;Jiang Zhou
  • 通讯作者:
    Jiang Zhou
Chrysanthemum-like Bi2S3 nanostructures: A promising anode material for lithium-ion batteries and sodium-ion batteries
菊花状Bi2S3纳米结构:一种有前途的锂离子电池和钠离子电池负极材料
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2017.05.008
  • 发表时间:
    2017-08
  • 期刊:
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Liu Sainan;Cai Zhenyang;Zhou Jiang;Pan Anqiang;Liang Shuquan
  • 通讯作者:
    Liang Shuquan

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其他文献

Particle interaction analysis and rheological evaluation for metal powder injection molding feedstock
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁叔全
  • 通讯作者:
    梁叔全
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2007-02
  • 期刊:
    中南大学学报(英文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁叔全
  • 通讯作者:
    梁叔全
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金属粉末注射成型中的流变学
  • DOI:
    10.1007/s11771-007-0285-8
  • 发表时间:
    2007-02
  • 期刊:
    中南大学学报(英文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁叔全
  • 通讯作者:
    梁叔全

其他文献

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相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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